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“隐性”伤害:太阳能真的清洁吗?

发表于:2015-11-30 09:09:29    

来源:能源圈



 

四氯化矽危害大

2008年华盛顿邮报就曾报导位于河南省的某多晶硅企业,不愿意投资回收设备,而是将四氯化矽随意倾倒于邻近土地上,使该地区的农地无法种植作物,并让附近居民的健康受到危害,报导指出这一家公司并非唯一一家这么做的公司。

报导一发布,马上引起大众的激烈的反弹,也让太阳能产业所标榜的“干净能源”形象蒙上一层灰,为了保护产业的声誉,太阳能电池的生产商开始要求多晶硅供应商要做到环境保护责任,2011年中国也制定法规,规范供应商回收的四氯化矽至少要达到98.5%,之后情况逐渐改善。未来这些问题有望完全消失,因为美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)正寻找以乙醇代替氯基化合物的方法,以避免产生四氯化矽。

锯切打磨清洗,需强腐蚀性物质帮忙

但污染并非只到多晶硅就停止,从多晶硅到真正的太阳能电池还需要透过长晶炉生成晶棒,再切割成晶圆或芯片,这些过程都需要危险的化学物质来处理,例如制造商需要用氢氟酸(hydrofluoric acid)来清洗晶圆,除去因锯切所受到的伤害,或是磨平晶圆表面,以增加聚光能力。但氢氟酸是一种具有强烈腐蚀性的物质,就如武侠小说中的“化骨水”,若接触到未受保护的工人,会破坏人体组织并侵蚀骨头,因此必须妥善处理。

氢氟酸污染问题也层出不穷,但这个威胁也有机会解决,罗门哈斯电子材料(Rohm & Haas Electronic Materials)已确认能用氢氧化纳取代氢氟酸,氢氧化纳虽然也具有腐蚀性,但较容易处理,对操作者而言危险性也较低。

薄膜太阳能电池,有重金属问题

目前超过90%的太阳能电池使用多晶硅,然而近几年多晶硅材料出现短缺,使得部分业者转向投入薄膜太阳能电池,它的优势在于制造成本更低,使用的能源与材料更少,未来若转换率能进一步提升,有望与多晶硅相匹敌。除了上述的优点,薄膜太阳能电池可在价格低廉的玻璃、塑胶或不锈钢基板上蒸镀非晶矽薄膜,而不需从矽晶棒切割而来,因此产生的废弃物较少,也无须使用复杂的电弧炉,但这不代表薄膜太阳能电池不会造成环境污染。

薄膜太阳能电池的主要技术以非晶矽(a-Si)太阳能电池为最大宗,碲化镉(CdTe)太阳电池产量成长最快,铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池则深具成长潜力,其中碲化镉太阳电池由五层结构组成,其中一层为硫化镉(CdS),另一层为碲化镉(CdTe);铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池主要材料为铜铟镓硒,但也含有硫化镉,这两种电池都使用重金属镉的化合物,它是恶名昭彰的致癌物质,长期暴露可能导致肾脏疾病、肺损伤与骨骼脆弱。

一些制造商如总部设在亚利桑纳州的First Solar(第一太阳能),对于工人的安全维护措施就做得很完善,但对那些从事开采或提炼等早期阶段的工人,相关的安全讯息就很少;另外弃置的太阳能电池也是问题,若没有妥善的回收机制,会增加镉暴露的风险,对此许多大厂都做的不错,如First Solar的预付回收系统(prefunded take-back system),但回收计划并没有提供给全部的使用者,甚至许多人根本没意识到太阳能电池需要回收。

减少镉危害的方式就是尽量少用无镉产品。目前有两个铜铟镓硒制造商 Avancis 和 Solar Frontier,以对环境较友善的材料硫化锌取代硫化镉;英国布里斯托大学(University of Bristol)和巴斯大学(University of Bath)、加州柏克莱大学也正尝试发展薄膜太阳能电池,另外 First Solar 也逐渐减少镉在太阳能电池的使用量。



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